使用LabVIEW和NI硬件精確安全地測量胎兒心率

　　挑戰:

　　設計一個(gè)低功率光學(xué)胎心率監聽(tīng)儀，以避免使用超聲波對胎兒造成的傷害。

　　解決方案:

　　使用NI LabVIEW軟件和NI硬件設計，利用高級數字信號處理技術(shù)設計一個(gè)胎心率監護儀。

　　“采用LabVIEW，我們成功實(shí)現了數字同步檢測和自適應濾波技術(shù)”

　　胎心率(FHR)檢測是一種用于胎兒出生前判斷胎兒健康狀況，并幫助識別胎兒缺氧或受壓迫等潛在危險的主要方法。早期檢測的目的是為了降低胎兒發(fā)病率和死亡率。

　　目前，胎心率探測最常用的方式是多普勒超聲波，標準的產(chǎn)前胎兒健康測試為胎兒無(wú)負荷試驗(NST)。這些測試通常在有連續波儀器的醫院內完成。

　　盡管目前的超聲波胎心率檢測儀有了很大的改進(jìn)，價(jià)格不斷降低，體積也更加小巧，我們仍然需要精確的傳感器校準和一定的專(zhuān)業(yè)知識，從而正確地操作檢測儀。此外，此類(lèi)儀器對移動(dòng)相當敏感，而且胎兒長(cháng)期暴露在超聲波下可能導致的安全性問(wèn)題目前還未有定論。因此，現在對檢測儀的使用還僅限于進(jìn)行短時(shí)間測試。

　　另外一種測量胎心率的方法是胎兒心電圖(FECG)，但其步驟更加復雜，實(shí)用性也更差。并且，目前市面上還沒(méi)有出現商用的無(wú)創(chuàng )傷性FECG設備。

　　最近，有人提出了一種仍然處于研究階段的光學(xué)方法，該方法采用鹵素燈或鎢絲燈作為光源，通過(guò)光電倍增來(lái)實(shí)現檢測。然而這些技術(shù)成本高，需要高光強，并且由于儀器尺寸和功耗限制而難以實(shí)現。

　　光學(xué)胎心率檢測系統

　　我們的研究團隊提出了基于光電血管容積圖(PPG) 信號的低功率光學(xué)技術(shù)，以無(wú)創(chuàng )傷性地檢測胎心率。PPG信號是由光線(xiàn)經(jīng)過(guò)血液脈動(dòng)調制后產(chǎn)生的。醫生或技術(shù)員用LED燈(低于68 mW)照射孕婦腹部，光束經(jīng)由母親和胎兒的血液循環(huán)進(jìn)行調制?？纱┩傅淖畲蠊獠úㄩL(cháng)是890 nm。該混合信號可通過(guò)使用數字信號處理得到的自適應濾波進(jìn)行分析，并采用孕婦的食指PPG作為參考輸入。

　　使用LabVIEW 圖形化系統設計軟件和NI硬件開(kāi)發(fā)光學(xué)胎心率 (OFHR)檢測系統。在OFHR系統中，SNR由于入射功率的降低而隨之降低;激勵信號為調制后的光束。系統可實(shí)施同步檢測，LabVIEW中的軟件子程序使用NI 9474數字輸出模塊在計數器端生成調制頻率。